Қалыптастыру, Орта білім және мектеп
Atom химия - атомның бір ... моделі. Атомның құрылымы
Барлық қоршаған орта туралы ойлар адамзатқа заманауи өркениеттің гүлденуіне дейін баруға кірісті. Алғашқыда адамдар өздерінің бар екенін алдын-ала анықтаған белгілі бір жоғары күштердің болуы туралы ойлады. Бірақ көп ұзамай философтар мен діндарлар бұл дүниенің нағыз нәрсе екендігі туралы ойлана бастады. Көптеген теориялар болған, бірақ тарихи тұрғыдан атомдық басым болды.
Атом теориясының негізін қалаушы
Алғашқы химия сабағы қайдан бастау алады? Атомның құрылымы - басты тақырып. «Атом» сөзі ежелгі грек тілінен «бөлінбейтін» деп аударылғанын есте сақтаған шығарсыз. Қазір көптеген тарихшылар алғашқылардың бірі болып табылатын Демокрит атты ең кішкентай бөлшектер туралы айтқан теорияны ұсынды деп санайды. Ол бесінші ғасырда өмір сүрген.
Үлкен өкінішке орай, бұл көрнекті ойшыл туралы ештеңе білмейді. Сол уақыттағы бірде-бір жазбаша дерек жоқ. Сондықтан біздің уақытымыздың ұлы ғалымы Аристотель, Платон шығармаларынан, сондай-ақ басқа да ежелгі грек ойшылдарының идеялары туралы білуіміз керек.
Сонымен, біздің тақырыбымыз - «Атомның құрылымы». Химияда әрқайсысы жоғары баға алған жоқ, бірақ көпшілігі ежелгі ғалымдардың барлық тұжырымдарының тек қана тұжырымдарға негізделгенін есте сақтайды. Демокрит ерекшелік емес еді.
Демокрит қалай ойлады?
Оның логикасы өте қарапайым, бірақ сонымен бірге керемет болды. Бүкіл әлемде сізде өткір пышақ бар деп ойлап көріңіз. Сіз алма аласыз, содан кейін оны кесуге бастайды: екі бөлікке, тоқсанға, қайтадан бөлуге болады ... Бір сөзбен айтқанда, ерте ме, кешірек сіз осындай қалыңдығыңыздың тілін аласыз, сіз оларды бөлісе алмайсыз. Бұл бөлінбейтін атом болады. Химияда бұл ұйғарым XIX ғасырдың аяғына дейін шындық деп саналды.
Демократиядан қазіргі заманғы идеяларға дейін
Айта кету керек, «атом» деген сөз микроұяқтың ежелгі грек ұғымынан аман қалды. Қазір әрбір оқушы айналамыздағы әлемнің әлдеқайда іргелі және кіші бөлшектерден тұратынын біледі. Сонымен қатар, қазіргі заманғы ғылым көзқарас тұрғысынан Демокрит теориясы тек қана гипотетикалық компиляциядан басқа ештеңе болған жоқ. Алайда, сол кездерде электронды микроскоптар болмады, сондықтан олардың ісін басқа жолмен дәлелдеу үшін, ойшыл әлі де сәтсіздікке ұшырады.
Демокрит шынымен дұрыс деп күдіктенген алғашқы дәрігерлер химиктерге көрінді. Олар тез реакция кезінде көптеген заттардың қарапайым компоненттерге бөлінетінін анықтады. Сонымен қатар, бұл процестердің қатаң заңдарын шығарған химиктер болды. Сонымен, олар оттегінің сегіз бөлігін және бір сутегінің су алу үшін (Авогадро заңы) қажет екенін байқады .
Орта ғасырларда Демократия теориясын, таралуын және дамуын қоса алғанда, кез-келген материалистік ілім негізінен алынбады. Және XVIII ғасырда ғана ғалымдар атом теориясына қайта оралды. Осы уақытқа дейін химик А.Лавозериер, біздің ұлы М.В. Ломоносов және талантты ағылшын физик Д. Далтон (біз бөлек талқылаймыз) өз әріптестеріне атомдардың бар екендігін дәлелдеді. Айта кету керек, тіпті ағартушылық 18 ғасырда атом теориясын сол уақыттың көптеген көрнекті ақыл-ойлары байыппен қараған жоқ.
Қандай болғанына қарамастан, тіпті осы ұлы ғалымдар атомның құрылысы туралы теорияларға әлі келмеді, өйткені ол біртұтас және бөлінбейтін бөлшектер, бәрінің негізі ретінде қарастырылды.
Өкінішке орай, химиялық эксперименттер кейбір заттардың атомдарының басқаларға айналуының шындықты нақты көрсете алмады. Бірақ әлі күнге дейін химия атомдардың құрылымын зерттеуде іргелі ғылым болды. Атомдар мен молекулалардың көптен бері бір ресейлік ғалымдар зерттеген, онсыз қазіргі ғылымды елестету мүмкін емес.
Д.И. Менделеевтің доктринасы
Бірақ Менделеевтің ілімі тек осы үшін ғана емес құнды. Осы уақытқа дейін әртүрлі химиялық элементтердің атомдары қалай пайда болғаны белгісіз. Бірақ ұлы орыс ғалымы олардың барлығы бір-бірімен тығыз байланысты екенін дәлелдей алды.
Дальтонның ашылуы
Бірақ бірнеше түрлі деректерді түсіндіруге қабілетті болу үшін, Джон Далтон ғана атымен заңға толықтай енген. Әдетте ғалым газдың мінез-құлқын зерттеді, бірақ оның мүдделері кеңірек болды. 1808 жылы ол өзінің жаңа іргелі жұмысын жариялады.
Далтон әрбір химиялық элемент белгілі бір атомға сәйкес келетінін айтқан. Бірақ ғалым ғалымдар, Демокрит сияқты көптеген ғасырлар бойы, әлі күнге дейін олардың толық бөлінбейтін деп санайды. Өз жобаларында атомдар қарапайым доптар түрінде ұсынылған көптеген сызба сызбалары бар. 2500 жыл бұрын пайда болған бұл идея біздің уақытқа дейін өмір сүрді! Алайда, тек жақында ғана атомның терең құрылымы анықталды. Химия (әсіресе 9 сынып) бүгінгі күннің өзінде 18-ші ғасырда алғаш рет айтылған идеяларға негізделген.
Атомдардың бөлінуін эксперименттік растау
Алайда, 19 ғасырдың аяғына дейін барлық ғалымдар атом - ештеңе жоқ шекарасы деп санайды. Олар бүкіл ғаламның негізі деп ойлады. Бұған түрлі эксперименттер себеп болды: қаншалықты керемет болса да, тек қарапайым химия түсіндіре алмайтын заттардың атомдары ештеңе болған жоқ, тек молекулалар өзгерді. Мысалы, көміртегі атомының құрылымы әртүрлі аллотроптық жағдайларда да өзгеріссіз қалады.
Бір сөзбен айтқанда, ұзақ уақыт бойы эксперименттік деректер мүлдем жоқ еді, олар кемінде кейбір ғалымдардың күдіктерін дәлелдейді, бұл кейбір негізгі бөлшектер бар. Тек XIX ғасырда (кем дегенде Кюри жұпының эксперименттері арқасында) белгілі бір жағдайларда кейбір элементтердің атомдары басқаларға айнала алатынын дәлелдеді. Бұл ашылымдар айналамыздағы әлем туралы қазіргі заманғы идеялардың негізін құрады.
Мейіз және пудинг
1897 жылы ағылшын физик Дж.Томсон кез-келген атомда «электрон» деп атаған теріс зарядталған бөлшектердің белгілі бір мөлшерін анықтады. 1904 жылы ғалым алғаш рет «мейізбен пудинг» деп аталатын алғашқы атомдық модельді құрды. Атаудың мәні шын мәнінде көрсетіледі. Томсон теориясы бойынша, химиядағы атом - біркелкі бөлінген зарядты және онда электрондардың бір түрі бар «кеме».
Айта кету керек, бұл модель 20 ғасырда тіпті айналымға ие болды. Кейінірек ол мүлдем дұрыс емес екенін анықтады. Дегенмен, бұл адамның (және ғылыми негізде) алғашқы санаулы әрекеті қоршаған орта микрокосмосын қайта құру үшін жеткілікті қарапайым және интуитивті атомдық модельді ұсынды.
Кюри эксперименттері
Пьер және Мари Кюри жұптары атомдық физиканы бастамақ. Әрине, олардың денсаулығы мен өмірін шын мәнінде құрбан ететін осы керемет адамдарға қосқан үлесі кәмелетке жете алмайды, бірақ олардың эксперименттері әлдеқайда маңызды болатын. Резерфордпен бір мезгілде олар атомның әлдеқайда күрделі және гетерогенді құрылым екенін дәлелдеді. Олар зерттеген радиоактивтіліктің феномені бұл туралы айтады.
«Планетарлық» тәсіл
Ақырында, Рутерфорд ауыр металдар атомдарын α-бөлшектермен (толығымен иондалған гелия) бомбалауды шешті. Ғалым бірден дерлік жарық электрон бөлшектер бөлшектерінің траекториясын ешқандай өзгерте алмайды деп ойлады. Тиісінше, шашырау атом ядросында болуы мүмкін кейбір ауыр элементтерді ғана тудыруы мүмкін. Айта кету керек, бастапқыда Рутерфорд «пудинг» теориясын өзгерте алмады. Атомның бұл моделі мінсіз деп саналды.
Нәтижесінде, барлық бөлшектер бөлшектердің күміс жұқа қабатынан өтіп кетсе, ол таң қалдырды. Бірақ көп ұзамай кейбір гелий атомдары 30 ° -дан бірден ауытқығанын анықтады. Бұл сол кездегі химия туралы айтқан жоқ. Томсонның атомның құрамы электрондардың біркелкі бөлінуін қабылдады. Бірақ бұл байқалған құбылыстармен анық қарама-қарсы.
Өте сирек, бірақ кейбір бөлшектер тіпті 180 ° бұрышта ұшып жатты. Рутерфорд ең терең ойға келді. Өйткені, бұл «пудингке» қарама-қайшылықта болды, яғни ол Томсонның теориясына сәйкес біртұтас түрде бөлінуі керек еді. Демек, иондалған гелияны мазалайтын біркелкі емес зарядталған бөліктер болмауы керек еді.
Рутерфорд қандай қорытынды жасады?
Бұл жағдайлар ғалымды атомның іс жүзінде бос екендігі туралы ойға алып келді және тек орталықта оң зарядпен - ядроның қалыптасуына шоғырланған. Сондықтан атомның планеталық үлгісі пайда болды , оның постулаттары келесідей:
- Жоғарыда айтылғандай, орталық бөлігінде ядро орналасқан және көлемі (атомның мөлшеріне қатысты) өте аз.
- Барлық ядролық массасы, сондай-ақ бүкіл оң заряд, ядрода орналасқан.
- Оның айналасында электрондарды айналады. Олардың саны оң зарядтың құнына тең екендігі маңызды.
Парадокс теориясы
Әрине, мұндай нәрсе шындықта болмайды. Кез-келген атом тек қана тұрақты емес, бірақ шексіз уақыт болуы мүмкін және одан радиация болмайды. Бұл сәйкессіздік, біз классикалық механикаға қатысты қолданыстағы заңдарға қол жеткізуге тырысамыз. Олар анықталғандай, атомдық шкала құбылыстарына толығымен жарамсыз. Сондықтан оқулықтардың авторлары атомның (химия, 11-сынып) құрылымын мүмкіндігінше қарапайым түрде түсіндіруге тырысады.
Бордың Доктринасы
Дат физигі Нильс Бор секілді заңдарды макроскопиялық объектілер үшін жарамды микрокосмаға тарату мүмкін емес екенін дәлелдеді. Микрокосманың кванттық заңдармен ғана «басшылыққа алынады» деген идеясы бар адам. Әрине, онда кванттық теория жоқ еді, алайда Бох өзінің ата-бабаларына айналды, ол өз ойларын Рутерфорд теориясы бойынша «өмір сүрсе», сөзсіз өмір сүрген атомды «құтқарған» үш постулаттар түрінде білдірді. Дананың бұл теориясы барлық кванттық механиканың негізін құрады.
Бораның постераттары
- Олардың біріншісі: кез-келген атомдық жүйе тек арнайы атомдық күйде болуы мүмкін және олардың әрқайсысы үшін энергияның белгілі бір шамасы (E) тән. Атомның күйі стационар (тыныш) болса, онда ол сәуле алмайды.
- Екінші постулаттарда жарық энергиясының шығарылуы тек жоғары энергиясы бар мемлекетке қарағанда қалыпты жағдайға өту жағдайында ғана кездеседі. Тиісінше босатылған қуат екі стационарлық күйлер арасындағы мәндердің айырмашылығына тең.
Niels Bohr атомының моделі
Бұл классикалық теория ғалым 1913 жылы ұсынған. Айта кету керек, ол Рутерфордтың планеталық үлгісіне негізделген, ол жақында оған материя атауын сипаттаған. Классикалық механиканың Резерфордтың есептеулеріне қайшы екенін айтқан болатынбыз: одан кейін электрон міндетті түрде атом бетіне түсіп кету керек деп есептелді.
Бұл қарама-қайшылықты «айналдыру» үшін ғалым арнайы болжам жасады. Оның мәні энергияны шығару үшін (олардың құлдырауына әкелуі керек) электрондар белгілі бір орбиталарда қозғалуы мүмкін. Оларды басқа траектория бойынша жылжытқанда, химиялық атомдар пассивті күйде қалып отыр. Бордың теориясы бойынша, сандық қозғалысы Планктің тұрақты мәндеріне тең болатын сол орбиталар болды.
Атомдық құрылымның кванттық теориясы
1. Біріншіден, электронның өзіндік двойственность (корпускулалық-толқындық табиғаты). Жай сөзбен айтқанда, бұл бөлшектер материалдық зат (корпус) және толқын сияқты әрекет етеді. Бөлшек ретінде белгілі бір заряд және массасы бар. Дифракция қабілетін классикалық толқынмен электрондарға байланыстырады. Бұл толқынды ұзындығы (λ) және бөлшектердің жылдамдығы (v) арнайы De Broglie қатынасы арқылы бір-бірімен байланыстырылуы мүмкін: λ = h / mv. Сіз болжауыңыз мүмкін, m - электронның өзі.
2. Абсолютті дәлдікпен бөлшектердің координаттарын және жылдамдығын өлшеу мүмкін емес. Нақты координат анықталады, жылдамдықтағы белгісіздік соғұрлым жоғары болады. Алайда қалай және керісінше. Бұл құбылыс Heisenberg белгісіздігі деп аталды, ол келесі қатынастар ретінде көрінуі мүмкін: Δx ∙ m ∙ Δv> ћ / 2. Delta X (Δx) кеңістіктегі координаттың ұстанымының белгісіздігін білдіреді. Тиісінше, Delta V (Δv) жылдамдық қателіктерін көрсетеді.
3. Барлық бұрынғы кең тараған пікірлерге қарамастан, электрондар рельстердегі пойыздар секілді қатаң анықталған орбиталарда болмайды. Кванттық теориялардың айтуынша, электрон ғарышта кез-келген жерде болуы мүмкін, бірақ олардың әрқайсысы үшін ықтималдығы әр түрлі.
Атом ядросының айналасындағы кеңістіктің бұл бөлігі, бұл ықтималдық максималды болса, орбитал деп аталады. Қазіргі заман химиясы атомдардың электрондық қабықшаларының құрылымын дәл осы тұрғыдан зерттейді. Әрине, мектептер электрондардың деңгейлерін дұрыс бөлуін үйретеді, бірақ шын мәнінде олар әртүрлі ерекшеленеді.
4. Атом ядросы - нуклондар (протондар және нейтрондар). Мерзімді жүйедегі элементтің реттік саны ядродағы протондардың санын көрсетеді, ал протон мен нейтрондардың қосындысы атом массасына тең. Қазіргі заман химиясы осылай атом ядросының құрылымын түсіндіреді.
Кванттық механиканың негізін қалаушылар
Қаншалықты бұл жоспарына ретінде химия барды? Атомның химиялық құрылымы, сол жылдардағы ең жеткілікті қарапайым саналған: тек 1947 жылы көптеген, сайып келгенде, элементар бөлшектер болмыстың шындық танылған.
кейбір қорытындылар
Осы процестердің барлығы тек кешенді есептеулер пайдалана отырып есептелуі мүмкін, себебі, әдетте, сіз кванттық теориясын жасағанда, математиктер жоқ емес еді. Бірақ басты қиындық нүктесі болып табылады. барлық қазіргі заманғы ғылыми технологияларды, сонымен қатар қиял қарамастан біздің сезім ғана емес, қол жетімді осы теория, сипатталады процестер.
Олар біз микрокосмос в сақтауға барлық құбылыстар емес ұнады, өйткені ешқандай адам, тіпті кейбір, микромира процестер елестету мүмкін емес. Ойлап көрші: (!) Соңғы жаңалықтар кварки, нейтрино және басқа да іргелі бөлшектер тоғыз-өлшем бар деп болжауға негіз береді. үш өлшемді кеңістікте өмір сүретін тұлға ретінде, тіпті шамамен олардың мінез-сипаттауға болады?
Қазіргі уақытта, біз тек математика және, бәлкім, микро әлемдік модельдеу үшін пайдаланылатын болады, қазіргі заманғы компьютерлер, билік сүйенеді болады. Айтарлықтай көмектеседі және химия: жақында ғалымдар осы салада жұмыс істейтін кейін атом құрылымы әрине, қайта қаралатын болады, химиялық байланыс жаңа типті тапқанын хабарлады.
Атом құрылысының қазіргі заманғы тұжырымдамасы
Сіз мұқият жоғарыда аталған барлық оқып, онда сіз, бәлкім, өздері мәселе атомдардың құрылымы қандай бүгін суретін айта алатын болады. Бірақ біз түсіндіруге болады: ол бірнеше Нильс Бордың баға жетпес өсиетін толықтырылған Резерфорд теориясын, өзгертілген. Басқаша айтқанда, бүгін ол электрондар нейтрондар мен протондар құрады ядросының, айналасында ретсіз, бұлыңғырлық жолмен қозғала деп саналады. электрон, ең алдымен, пайда орбиталық деп аталады, онда айналасында кеңістігін, бір бөлігі.
ол болашақта атом құрылымын түсінігімізді өзгерту ететінін айтуға мүмкін емес, ал. Күн сайын, ғалымдар микромира құпиясын ену бойынша жұмыс істейді: LHC (Үлкен адрондық коллайдер), физика бойынша Нобель сыйлығының - барлық осы зерттеу деректердің нәтижесі болып табылады.
Алайда, тіпті қазір біз елестете және әлі күнге дейін атомы жасыру қандай шамамен сурет мүмкін емес. тіпті, одан кейін үлкен пәтерлі үй, біз бірінші қабатта қоспағанда қарап, онда емес, толық - Ол тек микроәлемнің шкаласы бойынша атом өзі екені түсінікті. Жыл сайын дерлік көп ашу мүмкіндігі және одан жаңа элементар бөлшектер туралы есептер бар. атомдарының зерттеу процесі толығымен дайын болады кезде, бір Бүгін болжау міндеттенеді емес.
Similar articles
Trending Now